I.2. Duyuşsal Gelişimi
I.2.2. Cinsel Gelişim
As dificuldades de aprendizagem relacionadas a habilidades cognitivo- linguísticas têm estreita relação com as concepções alternativas e, por este motivo é interessante destacar o que assumimos neste trabalho à luz de referencial teórico.
Assim, Carrascosa (2005) define concepções alternativas como as ideias presentes nos indivíduos que os levam a manifestação de erros conceituais. Reconhecemos um erro conceitual por meio de suas características básicas tais como respostas sobre um conceito científico que divergem da interpretação aceita pela comunidade científica; se repetem insistentemente apesar da contradição e ocorrem em diferentes grupos de pessoas e regiões (SILVA e NÚÑEZ, 2007).
Para conhecer as concepções alternativas podem ser utilizados vários instrumentos tais como a entrevista clínica, os questionários, os mapas conceituais, dentre outros. No geral, "qualquer atividade problemática que leve o estudante a expressar e utilizar suas ideias" (CARRASCOSA, 2005, p. 191) constitui num meio de detecção de concepções alternativas. Sobre os questionários o autor destaca sua utilidade em situações onde "já se reconhece a existência de determinadas concepções alternativas" (CARRASCOSA, 2005, p. 190) e se quer conhecer, por exemplo, a incidência destas concepções em certo grupo.
Quanto às dificuldades de aprendizagem, Kempa (1991) procura defini-las como:
63 Pode-se dizer que há uma dificuldade de aprendizagem em qualquer situação em que um estudante falha em compreender um conceito ou uma ideia como resultado de um ou mais dos seguintes fatores:
i. A natureza do sistema de ideias/conhecimentos que os estudantes já possuem, ou a inadequação de tais conhecimentos em relação ao conceito a ser adquirido.
ii. A demanda ou complexidade da tarefa de aprendizagem em termos do processamento da informação, comparada com a capacidade do estudante de lidar com informações.
iii. Problemas de comunicação emergentes do uso da linguagem, como, o uso de termos técnicos ou de termos gerais com significados especializados pela especificidade do contexto, ou pela complexidade da estrutura ou da sintaxe da sentença utilizada pelo professor.
iv. Uma incompatibilidade entre a abordagem educativa utilizada pelo professor e a forma de aprendizagem (estilo de aprendizagem) de preferência do estudante (KEMPA, 1991, p. 120) [tradução nossa].
Assumimos que as concepções alternativas constituem em ideias que levam os estudantes a cometer erros conceituais e que, as dificuldades de aprendizagem podem obstaculizar a aprendizagem seja devido a concepções alternativas como apontado por Kempa (1991) relacionadas à natureza ou por outros problemas no processo educativo.
No instrumento utilizado neste trabalho, procuramos identificar limitações apresentadas pelos estudantes com relação a estequiometria. A literatura sobre as ideias e dificuldades dos estudantes no conteúdo de estequiometria já associa dificuldades a concepções alternativas específicas e a outros problemas como os apresentados por Kempa (1991). Neste estudo, observamos em que medida essas dificuldades aparecem.
Tendo esclarecido o que defendemos como dificuldades de aprendizagem, apresentamos na tabela 1 a seguir os resultados obtidos e as respectivas categorias. Nesta tabela incluem-se o nº da pergunta no instrumento, o objetivo de cada questão e a expectativa de resposta estão baseados na bibliografia (dissertações e artigos), a expectativa de resposta consiste no principal resultado obtido para esta mesma questão na literatura. As últimas colunas apresentam os percentuais das categorias que emergiram a partir das respostas dos participantes.
Cabe destacar que em nosso estudo foram considerados dois grupos, a saber: GRUPO 1 (G1), estudantes de graduação em licenciatura em química de diferentes períodos do curso que haviam cursado o componente curricular de química fundamental I e GRUPO 2 (G2) estudantes da licenciatura em química do 1º semestre que estavam iniciando este componente.
64 Tabela 1:Categorias das respostas e respectivos percentuais sobre as dificuldades de aprendizagem em estequiometria.
N° OBJETIVO EXPECTATIVA RESPOSTA G1(%) G2(%)
1 Conhecer como os sujeitos percebem a conservação de massa em uma reação química.
Afirmações de perda de matéria. A massa se conserva durante a combustão 73,33 59,18
Desaparecimento de matéria 13,33 20,41
Aparecimento de matéria 6,67 6,12
Sem resposta 6,67 14,29
2 Identificar que significado os estudantes atribuem a uma equação química.
Representação da reação química sem considerar as relações
estequiométricas e os estados físicos.
Representação de uma reação química nas devidas proporções
26,67 0,00 Representação de uma reação química nos devidos estados
físicos 20,00 6,12
Representação de uma reação química 53,33 55,10
Sem resposta 0,00 38,78
3 Conhecer como os sujeitos percebem a conservação de massa em uma reação química.
Incoerência com a lei de conservação
das massas. Para que a massa de sólido e/ou ar aumente é necessário que a massa de sólido e/ou ar diminua
73,33 34,69 A diminuição e aumento da massa de ar e de sólido não estão
relacionados 6,67 42,85
Para que haja conservação de massa, as massas de sólido e de
ar não podem mudar 20,00 14,29
Sem resposta 0,00 8,16
4 Identificar como os estudantes relacionam a equação química com a reação a nível submicroscópico.
Desconsideração da estequiometria da reação nos desenhos, levando a representações não estequiométricas do produto.
Representação simbólica das moléculas considerando as proporções
40,00 10,21 Representação simbólica desconsiderando as proporções 46,67 57,14 Representação simbólica inadequada para as partículas,
considerando a proporção 6,67 8,16
Sem resposta 6,67 24,49
5 Reconhecer como os sujeitos compreendem o significado da unidade mol.
Associação do termo mol a uma quantidade em massa, ou volume ou ao número de partículas.
Quantidade de matéria 20,00 0,00
Número de unidades químicas 60,00 8,16
Massa 0,00 10,20
Mesma unidade de medida (o mol) 0,00 18,37
65
Não responde 20,00 53,06
6 Reconhecer como os sujeitos compreendem o significado da quantidade de matéria e suas relações com a massa.
Identificação da quantidade de
partículas com a massa. O número de partículas depende da relação entre a massa atômica/molecular e o número de Avogadro
26,67 14,29 A quantidade de partículas é diretamente proporcional a
massa 60,00 32,65
Atribui ao mol outra grandeza 13,33 0,00
Não responde 0,00 53,06
7 Reconhecer as relações atribuídas pelos estudantes entre a grandeza quantidade de matéria e o número de partículas.
Correspondência do conceito de quantidade de matéria com a ideia de massa mais abundantemente e menos com a ideia de volume ou número de partículas.
A quantidade de matéria é diretamente proporcional ao número de partículas
33,33 14,29 A quantidade de matéria é diretamente proporcional a massa 40,00 34,69 A quantidade de matéria é diretamente proporcional ao
volume
0,00 12,24 A quantidade de matéria é diretamente proporcional ao
tamanho das partículas 0,00 4,08
Não responde 20,00 34,69
Nota:
G1 (%) = percentual de respostas do grupo de licenciandos heterogêneo G2 (%) = percentual de respostas do grupo de licenciandos homogêneo
Para cada questão, a categoria que expressa a resposta correta do ponto de vista do conhecimento científico correntemente aceito, encontra-se na cor verde.
66 Na tabela 1 as categorias definidas dialogam com os objetivos. As expectativas para cada questão sempre estão inseridas em uma das categorias, funcionando como uma das categorias a priori. Nesse sentido, é interessante que na maioria dos casos a categoria de maior incidência realmente foi a que se baseava na expectativa, como nas questões 2, 4, 6 e 7. Outra categoria a priori é a resposta adequada ao conhecimento científico corrente. Estas estão destacadas na tabela.
Considerando que na tabela 1 muitos dos objetivos se encontram, é possível agrupar as questões em função de suas finalidades. Sendo assim, unimos as questões de acordo com a relação entre os objetivos e as habilidades cognitivo-linguísticas citadas na introdução desse capítulo, que são:
- a compreensão e a aplicação da lei de conservação das massas eram agrupadas sob o ponto abordado (a);
- a representação da reação química utilizando a linguagem química era agrupada sob o ponto abordado (b);
- a compreensão e a aplicação do conceito de quantidade de matéria/mol eram agrupadas sob o ponto abordado (c).
Ao explicitarmos as relações entre as categorias produzidas em cada questão obtivemos uma nova unidade de significado que representa a ideia ou dificuldade que pudemos inferir a partir das respostas analisadas. As unidades de significado, assim definidas para cada ponto abordado, as respectivas perguntas e a ocorrência percentual das respostas em cada grupo serão apresentados na discussão de cada ponto abordado.
67 Tabela 2 – Conexão entre as análises para cada ponto de enfoque.
Ponto abordado
Perguntas do
questionário Unidades de Significado/ Ocorrência G1(%)/G2(%)
17 (a) Compreender e aplicar a lei de conservação das massas
1 e 3 Aparecimento/Desaparecimento de matéria – 40,00% / 72,35% Conservação de massa – 60,00% / 27,65%
(b) Representar uma reação química utilizando a linguagem química 2 e 4
Equação química como representação de uma transformação química e suas proporções – 47,00% / 11,63% Desconsideração da estequiometria da reação ao traduzir a
representação – 53% / 88,37% (c) Compreender e aplicar o conceito de quantidade de matéria/mol 5, 6 e 7
Confusão da quantidade de matéria/mol com a massa ou o volume da substância– 87,00% / 86,05%
Quantidade de matéria como a grandeza cuja unidade é o mol e este como um número específico de partículas - 13,00% / 13,95%
17 Para os pontos abordados, que apresentavam apenas duas questões, o aluno que apresentasse a resposta
inadequada em uma das duas era contado na unidade de significado que representava tal resposta. Enquanto que para o ponto abordado com três questões, era necessário apresentar a resposta inadequada em duas delas para ser incluído na unidade de significado que expressava tal resposta.
68 Aplicação da lei da conservação das massas
QUESTÃO 1
Em uma garrafa, como a da figura ao lado, situada sobre uma balança, é introduzido um papel pegando fogo que pesa 20 gramas fechando-a imediatamente. Uma vez fechada, a balança marca 520 gramas. Quando o papel se queimar totalmente a balança marcará: a) menos de 500 gramas. b) exatos 500 gramas c) entre 500 e 520 gramas d) exatos 520 gramas e) mais de 520 gramas f) não sei.
Justifique sua resposta.
Item adaptado do estudo desenvolvido por TORRE e JIMÉNEZ (1992).
Esquema 5 - Porcentagens das unidades de significado sobre a questão 1 referente a aplicação da lei de conservação das massas.
Assim, a 1ª questão abordava a aplicação da lei da conservação das massas. Este item apoiou-se na investigação desenvolvida por Torre e Jiménez (1992) ao analisar em
69 que medida os alunos que sabem enunciar um conceito conseguem aplicá-lo adequadamente. Para tanto, é solicitado aos participantes que explicitem o conceito de massa indicando se compreendem o que enunciaram. Ao analisar os resultados estes autores inferem como uma dificuldade a relação entre saber enunciar um conceito e saber empregá-lo.
Apesar da nossa pesquisa não possuir o mesmo objetivo dos autores, entendemos a relevância no estudo do conteúdo de estequiometria, de o estudante conseguir justificar a lei de conservação das massas. Como resultado observado, diferentemente do relato de Torre e Jiménez (1992), os participantes de nossa pesquisa enunciaram e aplicaram a conservação das massas de forma adequada. A seguir são apresentadas falas de alunos exemplificando tais respostas
Aluno 4 (Grupo 1): Segundo a lei da conservação das massas de Lavoisier durante qualquer reação realizada em um sistema fechado a massa irá permanecer constante.
Aluno 27 (Grupo 2): Pois como a reação ocorre em uma garrafa fechada não há perda nem ganho de massa.
Particularmente nesta situação, a maioria dos participantes não atendeu à expectativa, pois utilizaram corretamente o princípio de conservação das massas a uma reação química específica. Esperava-se que relacionassem a transformação a um processo de desaparecimento ou aparecimento de matéria. Mesmo aqueles que o fizeram, não mencionaram o princípio da conservação das massas, talvez por desconhecerem. De qualquer modo, a análise dos resultados de apenas uma questão não é suficiente para alcançarmos o objetivo. Assim, a 3ª questão complementa a 1ª permitindo assim comparar suas respostas. O cruzamento desses resultados pode ser observado na tabela 2.
QUESTÃO 3
Coloca-se em um frasco cheio de ar um pedaço de ferro de massa conhecida. Fecha-se hermeticamente e se deixa durante três semanas. Ao final deste período, o pedaço de ferro apresenta manchas que mostram que o metal enferrujou.
70 Comparando a massa do sólido ao final da experiência com sua massa inicial, esta será:
a) a mesma. b) maior. c) menor.
Com relação à situação anterior, a massa de ar ao final da experiência com respeito à massa inicial será:
a) a mesma. b) maior. c) menor. Justifique sua resposta
Item adaptado do estudo desenvolvido por LANDAU e LASTRES (1996).
Esquema 6 - Porcentagens das unidades de significado sobre a questão 3 referente a aplicação da lei de conservação das massas.
A terceira questão se apoia no estudo desenvolvido por Landau e Lastres (1996) com estudantes de um mesmo nível de ensino envolvendo os temas transformações químicas e conservação das massas. Os autores mencionam que uma pequena porcentagem dos indivíduos responde corretamente às duas perguntas e 1/4 deles apresenta respostas coerentes com a lei de conservação das massas.
Nos resultados obtidos em nosso estudo observamos uma similaridade no estudo de Landau e Lastres (1996) com o 2º grupo de participantes (estudantes no 1º ano do curso de licenciatura em Química), já os participantes da fase exploratória18 os resultados foram contrários sendo que 3/4 das respostas exibiam coerência com a lei de
71 conservação das massas. Assim, uma inferência, à luz da discussão destes autores é que ao longo da aprendizagem da química os estudantes vão avançando na compreensão da lei de conservação das massas. Um exemplo desta posição obtida no estudo destes autores e também no nosso estudo é a consideração de que “como a massa total não varia, não pode haver mudanças nem na massa de ferro nem na massa de ar”. As falas a seguir ilustram estas respostas:
Aluno 11 (Grupo 1): Porque apesar de ter participado da reação o oxigênio não diminuiu, porque não houve perda nem ganho de matéria.
Aluno 27 (Grupo 2): Porque apesar do ferro ter sido consumido durante a oxidação não houve perda nem ganho de matéria entre o sistema e a vizinhança. Pois em um sistema fechado não há alteração na massa.
É interessante ressaltar que em alguns casos, como no exemplo do aluno 27, há a referência da utilização adequada da lei de conservação das massas na 1ª questão, mas na 3ª sua resposta não apresenta a mesma coerência com a lei. O que pode refletir insegurança ou fragilidade no entendimento deste conceito.
Ao continuarmos essa comparação entre as questões referentes à lei de conservação das massas, percebe-se (ao olhar para a tabela 2) uma grande divergência com relação aos dois grupos. No primeiro a maioria dos estudantes consegue aplicar corretamente este princípio, enquanto que no segundo a maioria apresenta respostas que remetem a ideia de aparecimento ou desaparecimento de matéria.
Sobre essa ideia, Rosa e Schnetzler (1998) apontam como causa, a concepção de que as propriedades, do nível submicroscópico de descrição da matéria, seriam iguais às observadas a nível macroscópico. De modo que, se um estudante vê o consumo de um papel durante uma reação e a produção de cinzas, sua tendência natural seria atribuir isso ao desaparecimento das partículas do papel e ao aparecimento das partículas de “cinzas”. Da mesma forma na oxidação de um metal, o consumo do metal e produção de ferrugem envolvia um processo de desaparecimento/aparecimento de materiais.
Contudo, percebemos que à medida que os estudantes avançam no nível de ensino, aumenta a quantidade que aplica corretamente o princípio de conservação das massas o que pode ser resultado da melhor compreensão do nível submicroscópico.
72 Significado dos termos de uma equação química
QUESTÃO 2
O que significa para você a seguinte expressão química?
NaHCO3(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g) Item adaptado do estudo desenvolvido por GARCIA et al. (1990)
Esquema 7 - Porcentagens das unidades de significado dos termos de uma reação química referentes a questão 2.
A 2ª questão procurava identificar o significado atribuído pelos participantes do nosso estudo a equação química. Esta, por sua vez, se apoiou no trabalho desenvolvido por Garcia et al. (1990) sobre a ampliação do entendimento das informações de uma equação química com o avanço dos níveis de ensino. Os autores sinalizam que os estudantes “rompem” com a resposta “é uma reação química”, a ponto de mencionar informações mais significativas, tais como os estados físicos e os significados dos coeficientes estequiométricos.
No nosso estudo, mais da metade das respostas dos licenciandos do 2º grupo eram restritas apenas a informar “é uma reação química” sem comentar os coeficientes estequiométricos. Por outro lado, do grupo 1 que já havia estudado o conteúdo de
73 estequiometria na universidade, mais de 1/4 considerou os coeficientes estequiométricos em suas respostas, o que sugere uma ampliação no entendimento dos significados envolvidos, conforme relataram Garcia et al. (1990) em seu estudo.
QUESTÃO 4
Suponha que uma esfera negra representa um átomo de hidrogênio e uma esfera branca um átomo de nitrogênio. Com a informação anterior, faça uma representação que demonstre como você considera que aconteça a reação química abaixo:
Item adaptado do estudo desenvolvido por BALLÉN (2009).
Esquema 8 - Porcentagens das unidades de significado dos termos de uma reação química referentes a questão 4.
Na mesma direção está a 4ª questão, extraída da dissertação de Ballén (2009), a qual abordava aspectos estequiométricos. Neste relato o autor sinaliza que quase 60% dos sujeitos escreveram estruturas nas equações químicas de forma inadequada. Não obstante, nosso maior interesse concentrava-se nos aspectos estequiométricos. Assim, o grupo 2 apresentou os mesmos resultados de Ballén e um número menor de
74 representações coerentes. Já no grupo 1, aproximadamente a metade dos participantes apresenta representações coerentes, e a outra metade apresenta representações incoerentes. Alguns exemplos dessas representações podem ser observados nas figuras 3 e 4.
Figura 3 – Estrutura representada pelo aluno 2 do grupo 2 para a questão de número 4.
Figura 4 – Estrutura representada pelo aluno 14 do grupo 2 para a questão de número 4.
Os resultados dessa questão mantêm semelhança com os resultados da segunda, com quem compartilhava o objetivo. As duas demonstram dificuldade dos estudantes de traduzir a equação química, independentemente da forma de expressão (simbólica ou textual). Ademais, percebe-se a superação dessa dificuldade ao longo do avanço no grau de instrução.
Ao observarmos na tabela 2 o cruzamento dessas questões que tratam da habilidade do estudante de traduzir uma equação química pode-se inferir que a maioria deles, nos dois grupos, não demonstra a compreensão de que a estequiometria da reação é uma informação essencial à representação da mesma. Todavia, novamente, percebemos um aumento na porcentagem dos estudantes que traduzem a equação química, de forma adequada, ao compararmos o primeiro grupo com o segundo grupo. O que nos sinaliza que há evolução na compreensão microscópica da matéria, ao longo do progresso de ensino e aprendizagem.
É significativo que a informação estequiométrica sobre a reação esteja conectada a lei de conservação das massas, já que o objetivo dos coeficientes estequiométricos é
75 adequar a reação ao princípio da conservação da massa. Mesmo assim, há uma queda nos dois grupos quando comparamos a quantidade de estudantes que aplicam corretamente a lei de conservação das massas nas questões que abordam o ponto (a), e os que a aplicam nas questões que abordam o ponto (b). Percebe-se que muitos estudantes que responderam adequadamente as questões 1 e 3, apresentam respostas incoerentes nas questões 2 e 4, o que pode ser observado na comparação da figura 5.
Figura 5 – Representação produzida pelo aluno 39 do grupo 2 para a questão de número 4.
Tal posicionamento é exemplificado na comparação das respostas de um aluno do grupo 2 às questões 1 e 3 expressas a seguir:
Aluno 39 – Questão 1
d – De acordo com a lei de Lavoisier, nada se cria ou se destrói tudo se transforma.
Aluno 39 – Questão 3
b – Pois após a oxidação o ferro aumenta sua massa, pois também conterá oxigênio.
c - Como o oxigênio foi “consumido” pelo ferro formando o óxido de ferro, sua quantidade com gás oxigênio diminui.
Pozo e Crespo (2009) já haviam ressaltado esta dificuldade, ao falar sobre as ideias comuns dos estudantes sobre conservação da massa, ao dizer que eles “entendem a conservação da massa e da substância como problemas independentes”.
Enunciamos a unidade de significado referente aos resultados dessas perguntas no formato de dificuldade de aprendizagem e não de ideias, como fizemos para o ponto abordado (a). Mas, como destacado por Pozo (2009), essa dificuldade é resultado da concepção, já citada, de que o nível submicroscópico carregaria consigo as características “observáveis” da matéria.
76 Uma observação que merece destaque, mesmo não fazendo parte dos objetivos desse trabalho é o grande número de alunos que não aponta os estados físicos como uma informação relevante durante a tradução da equação química. Além disso, algumas das representações pictóricas apresentavam átomos separados no lugar de moléculas, apontando para dificuldade dos estudantes de diferenciar átomos, moléculas e íons.
Quantidade de matéria/ mol
QUESTÃO 5
Que relação existe entre 1 mol de água e 1 mol de ferro? Item adaptado do estudo desenvolvido por GARCIA et al. (1990)
Esquema 9 - Porcentagens das unidades de significado sobre quantidade de matéria/mol referentes a questão 5.
A questão que aborda o conceito quantidade de matéria é a de número 5,